在EingebettetDas System中，板上Kommunikationsschnittstelle是指用于将各种集成电路与其他外围Ausrüstung交互Verbindung的Kommunikation通路或总线。
UART、I2C、RS485 等普遍在用，对它们的认识可能模棱两可，本文把它们整理了一下。
UART通用Asynchron收发器
UART口指的是一种物理Schnittstelle形式(硬件)。
UART是Asynchron，全双工Die Serie总线。它比同步Die Serie复杂很多。有两根线，一根TXD用于Senden Sie，一根RXD用于Empfang。
UART的串行Daten传输不需要使用时钟信Nr.来同步传输，而是依赖于Senden SieAusrüstung和EmpfangAusrüstung之间预定义的配置。
对于Senden SieAusrüstung和EmpfangAusrüstung来说，两者的串行Kommunikation配置应该设置为完全相同。
●Anfang位：表示Daten传输的开始，电平逻辑为“0” 。
●Datenplatz：可能值有5、6、7、8、9，表示传输这几个bit 位Daten。一般取值为8，因为一个ASCII Charaktere值为8 位。
●奇偶Prüfstand.：用于Empfang方对Empfangzu的Daten进行Prüfungen，Prüfungen“1” 的位数为偶数(Zufällige Prüfungen) 或奇数(Seltsame Tests)，以此来PrüfungenDaten传送的Richtig.性，使用时不需要此位也可以。
●Stoppen Sie Platz：表示一帧Daten的Ende。电平逻辑为“1”。
●Porter Rate：Serielle Kommunikation时的速率，它用单位Zeit内传输的Binärsystem代码的Wirksam位(bit) 数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)。
如果用通用 IO 口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。
I2C总线
I2C总线是一种同步、半双工双向的两线式Die Serie总线。它由两条总线组成：串行时钟线 SCL 和串行Daten线 SDA。
SCL线——负责产生同步时钟Impulse。
SDA线——负责在Ausrüstung间传输串行Daten。
该总线可以将多个 I2C AusrüstungVerbindungzu该Das System上。Verbindungzu I2C 总线上Die Ausrüstung既可以用作主Ausrüstung，也可以用作从Ausrüstung。
主Ausrüstung负责控制Kommunikation，通过对Daten传输进行初始化，来Senden SieDaten并产生所需的同步时钟Impulse。从Ausrüstung则是等待来自主Ausrüstung的Befehl，并AntwortBefehlEmpfang。
主Ausrüstung和从Ausrüstung都可以作为Senden SieAusrüstung或EmpfangAusrüstung。无论主Ausrüstung是作为Senden SieAusrüstung还是EmpfangAusrüstung，同步时钟信Nr.都只能由主Ausrüstung产生。
如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。
SPI串行外设Schnittstelle
SPI总线是同步、全双工双向的4线式串行Schnittstelle总线。它是由“单个主Ausrüstung+多个从Ausrüstung”构成的Das System。
在Das System中，只要任意时刻只有一个主Ausrüstung是处于激活Status的，就可以Existenz多个SPI主Ausrüstung。常运用于ADKonverter.、EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信Nr.处理器和数字信Nr.解码器之间实现Kommunikation。
为了实现Kommunikation，SPI共有4条信Nr.线，Unterteilung别是：
●主Ausrüstung出、从Ausrüstung入（Master Out Slave In，MOSI）：由主Ausrüstung向从Ausrüstung传输Daten的信Nr.线，也称为从Ausrüstung输入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。
●主Ausrüstung入、从Ausrüstung出（Master In Slave Out，MISO）：由从Ausrüstung向主Ausrüstung传输Daten的信Nr.线，也称为从Ausrüstung输出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。
●串行时钟（Serial Clock，SCLK）：传输时钟信Nr.的信Nr.线。
●从AusrüstungAuswahl（Slave Select，SS）：用于Auswahl从Ausrüstung的信Nr.线，低电平Wirksam。
SPI 的工作时序模式由CPOL（Clock Polarity，时钟极性）和CPHA（Clock Phase，时钟相位）之间的相位关系决定。
CPOL 表示时钟信Nr.的初始电平的Status，CPOL 为0 表示时钟信Nr.初始Status为低电平，为1 表示时钟信Nr.的初始电平是高电平。
CPHA 表示在哪个时钟沿采样Daten，CPHA 为 0 表示在首个时钟变化沿采样Daten，而CPHA 为1 则表示在Die二个时钟变化沿采样Daten。
根据CPOL 和CPHA 的不同组合共有4 种工作时序模式：
●CPOL=0，CPHA=0
●CPOL=0，CPHA=1
●CPOL=1，CPHA=0
●CPOL=1，CPHA=1
UART、SPI、I2C比较
●I2C线更少，比UART、SPI更为强大，但是Techniken上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的Kommunikation，较少用于远距离Kommunikation。
●SPI实现要简单一些，UART需要固定的Porter Rate，就是说两位Daten的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的Vereinbarung。
●I2C的速度比SPI慢一点，Vereinbarung比SPI复杂一点，但是连线也比标准的SPI要少。
●UART一帧可以传5/6/7/8位，I2C必须是8位。I2C和SPI都从最高位开始传。
●SPI用片选信Nr.Auswahl从机，I2C用AdresseAuswahl从机。
RS232Serielle Kommunikation
传输线有两根，地线一根。电平是负逻辑：
-3V~-15V逻辑“1”，+3V~+15V逻辑“0”。
RS-232Serielle Kommunikation传输距离15米左右。可做zu双向传输，全双工通讯，传输速率低20kbps 。
下图是DB9公头和母头的定义，一般用最多的是RXD、TXD、GND三个信Nr.。
TTL和RS-232互转
单片机Schnittstelle一般是TTL电平，如果接232电平的外设，就需要加TTL转RS232的模块。如下图，可用芯片MAX232进行转换。
RS422Serielle Kommunikation
RS-422有4根信Nr.线：两根Senden Sie、两根Empfang和一根地线，是全双工Kommunikation。
它有一个主Ausrüstung，其余为从Ausrüstung，从Ausrüstung之间不能Kommunikation，所以RS-422支持点对多的双向Kommunikation。
RS485Serielle Kommunikation
RS-485采用平衡Senden Sie和schlechtUnterteilungEmpfang，因此具有抑制共模干扰的能力。
采用两线半双工传输，最大速率10Mb/s，电平逻辑是两线的电平schlecht来决定的，提高抗干扰能力，传输距离长(几十米zu上千米)。
+2V~+6V逻辑“1”，-2~-6V逻辑“0”。
TTL转成RS-485很Häufig，比如MAX485，参考电路如下
RE引脚：Empfang器输出使能（低电平Wirksam）。
DE引脚：Senden Sie器输出使能（高电平Wirksam）。可以直接通过MCU的IO端口控制。
TTL
Eingebettet里面说的Die Serie，一般是指UART口。4个pin（Vcc,GND,RX,TX），用TTL电平。
PC中的COM口即串行通讯端口，简称Die Serie。9个Pin，用RS232电平。
Die Serie、COM口是指的物理Schnittstelle形式(硬件)。而TTL、RS-232、RS-485是指电平标准(电信Nr.)。
单片机与PC通讯示意图如下：
CAN总线
CAN是Der Controller局域网络的简称，是一种能够实现Verteilung实时控制的串行Kommunikation网络。CAN总线的Funktion复杂且智能。主要用于汽车Kommunikation。
CAN总线网络主要挂在CAN_H和CAN_L，各个节点通过这两条线实现信Nr.的串行schlechtUnterteilung传输，为了避免信Nr.的反射和干扰，还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。
每一Ein Gerät既可做主Ausrüstung也可做从Ausrüstung。CAN总线的Kommunikation距离可达10千米（速率低于5Kbps），速度可达1Mbps（Kommunikation距离kleiner als40M）。
CAN电平逻辑
CAN总线采用”线与”的Regeln进行总线仲裁，1&0为0，所以称0为显性，1为隐性。
从电位上看，因为规定高电位为0，低电位为1，同时发出信Nr.时实际呈现为高电位，从现象上看就像0覆盖了1，所以称0为显性，1为隐性。
USBKommunikation串行总线
USBSchnittstelle最少有四根线，Von denen有两根是Daten线，而所有的USBDaten传输都是通过这两根线abgeschlossen.。它的Kommunikation远比Die Serie复杂的多。
两根Daten线采用schlechtUnterteilung传输，即需要两根Daten线配合才能传输一个bit，因此是半双工Kommunikation，同一Zeit只能Senden Sie或者Empfang。
USB 规定，如果电压电平不变，代表逻辑1；如果电压电平变化，则代表逻辑0。
USB转TTL
一般USB转Die Serie都是用CH340G芯片。
用Serielle Kommunikation比USB简单，因为Serielle Kommunikation没有Vereinbarung。
SD卡
SD卡是一种存储卡，可用于手机作为内存卡使用。
Eingebettet中，单片机与SD卡Kommunikation有两种模式：
●SPI总线Kommunikation模式
●SD总线Kommunikation模式
值得注意的是，SD总线模式中有4条Daten线；SPI总线模式中仅有一条Daten线（MOSI和MISO不能同时Lesen von Daten，也不能同时Schreiben von Daten）；
这样在Eingebettet中，单片机与SD卡Kommunikation时采用SD总线模式比SPI总线模式速度快几倍。
1-WIRE总线
1-Wire由美国Dallas(达拉斯)Unternehmen推出，是一种Asynchron半双工串行传输。采用单根信Nr.线，既传输时钟又传输Daten，而且Daten传输是双向的。
单总线的Daten传输速率一般为16.3Kbit/s，最大可达142 Kbit/s，通常情况下采用100Kbit/s以下的速率传输Daten。
1-Wire线端口为漏极开路或三态门的端口，因此一般需要加上拉电阻Rp，通常选用5K~10KΩ
主要应用在：打印墨盒或医疗消耗品的识别；印刷电路板、配件及外设的识别和认证。
DMA直接存储器访问
DMA是STM32内的一个硬件模块，它独立于CPU，在外围Ausrüstung和内存之间进行Daten传输，解放了CPU，可使CPU的效率大大提高。
它可以高速访问外设、内存，传输不受CPU的控制，并且是双向Kommunikation。因此，使用DMA可以大大提高Daten传输速度，这也是ARM架构的一个亮点——DMA总线控制。
DMA就相应于一条高速公路，专用、高速的Eigenschaften。如果不使用DMA，也可以达zu目的，只是达zu目的的Zeit比较长。
EthernetEthernet
Ethernet是目前应用最普遍的局域网Techniken。大家知道，EthernetSchnittstelle可Unterteilung为Vereinbarung层和物理层。
Vereinbarung层是由一个叫MAC(Media Access Layer)Der Controller的单一模块实现。
物理层由两部Unterteilung组成，即PHY(Physical Layer)和传输器。
目前很多主板的南桥芯片已包含了EthernetMAC控制Funktion，只是未提供物理层Schnittstelle。因此，需外接PHY芯片以提供Ethernet的接入通道。
网络变压器的作用是：
●耦合schlechtUnterteilung信Nr.，抗干扰能力更强
●变压器隔离网线端不同Ausrüstung的不同电平，隔离直流信Nr.
EthernetSchnittstelle参考电路，如下图所示。
Antwort veröffentlichen